封面新聞記者 譚羽清 邊雪 部分圖片由被訪者提供

《流浪地球2》中，太空電梯裡的韓朵朵穿上機械手臂，一拳擊飛反叛軍的畫面，給很多觀衆留下了深刻印象。作為“移山計劃”中必不可少的裝備，影片中時而出現工作人員穿戴外骨骼搬運重物的場景，也從細微處将電影氛圍烘托得科技感十足。

韓朵朵穿上機械手臂（圖片來源于網絡）

現實生活中，我們有可能擁有外骨骼機器人這樣酷炫的裝備嗎？在小說、遊戲和影視中一直廣受讀者和觀衆追捧，在諸多電影中多次出現的外骨骼機器人，早已“實實在在地”走出熒幕、走進現實。“外骨骼機器人已在醫療、智慧康養、工業等多個行業有所應用，未來發展也會更趨向于平民化。”電子科技大學人工智能研究院副院長程洪教授告訴記者。

揭秘電影裡的“黑科技”道具：都是真家夥

“外骨骼并不是一個假的道具，是可以派上用場的，當時我們想說不定還能幫助劇組人員去搬東西，減少大家工作的體力問題。”傲鲨智能創始人兼CEO徐振華在接受封面新聞專訪時表示，在《流浪地球2》中，傲鲨智能提供給劇組9台外骨骼機器人，包括上肢、腰部和下肢的外骨骼機器人，劇中工作人員穿戴的外骨骼都是實際中可用的産品。“原本劇組打算連電影中使用的道具也讓我們做，但是隻有短短兩三個月的時間，而科技産品的研發和制作周期都相對較長，我們擔心做出來的産品會拖延時間，所以當時把已有的九套設備提供給了劇組拍攝。”

《流浪地球2》中工作人員佩戴外骨骼（圖片來源于網絡）

據徐振華觀察，角色韓朵朵使用的外骨骼機械手臂應該是道具，“從外骨骼的原理和設計角度上來講，要做出這麼一個東西，目前技術是完全可能的，但它會比較大型，在商用環境中可能會用得比較少。”

回歸現實，目前市面上的外骨骼主要分為兩類，一種是針對特定關節性助力的人體增強類的外骨骼，這種外骨骼主要是用來增加人的力量，拓展能力上限；另一種則是康複類外骨骼，主要用于醫療康複領域，比如輔助癱瘓病人行走。

北京鐵甲鋼拳科技有限公司創始人兼CEO王潮告訴記者，目前外骨骼一般從控制系統方面可分為兩類，純人力做功外骨骼和人機共同做功的外骨骼。前一種就像一台“穿戴型挖掘機”，沒有任何智控系統，工作時基本上是單純從人的身體上收集信号，然後做力的放大。而後一種外骨骼具有一定的智能系統，能識别人的運動信号、判斷人的運動意圖，然後和人協同做功。

王潮穿戴外骨骼

這兩種外骨骼都有自身的優勢和劣勢，人機共同做功的外骨骼具有重量小、便于佩帶的特點，一套外骨骼甚至可以輕緻幾十克到幾百克，但因為它的智能系統無法完全屏蔽非使用者發出的力信号，容易産生誤判，而純人力外骨骼雖然沒有這種缺陷，因為自重過重，目前應用沒有人機共同做功外骨骼廣泛。

據王潮介紹，按照力量的傳輸方式，工業類或助力類外骨骼的運作原理可基本分為純電動、液壓和氣動三類，其中純電動外骨骼依托于底層技術的提升、底層材料的升級以及便于維護等各方優勢，正在慢慢成為市場的主流産品，“至少在C端消費級還有工業批量上有比較明顯的趨勢。”

此外，目前市面上的外骨骼本質上基本都是電力驅動，“即使是液壓也隻是以液壓作為傳動的方式，本體的能量供給，包括産生最開始的動能的元器件可能都是電機。”

與機器結合 在工業、醫療等領域彌補人類缺陷

其實自19世紀，人類就開始了對外骨骼機器人的研究探索，如今它已經進入了各種領域，其中在工業和醫療領域表現最佳。

在工業領域，外骨骼機器人常被用于在礦山、機場、建築工地、野外等場景輔助人們進行搬運工作，“野外環境沒有一個很好地安裝面，這導緻了沒有辦法使用目前的标準的機器人去做這些事情，所以目前大部分這種情況都是靠人力去完成。”徐振華說到。

在外骨骼的幫助下搬運重物

在他看來，工業活動中人和外骨骼機器人的結合，一方面讓人彌補了體能、耐力上的弱點，一方面又讓機器變得更加智能靈活，達到了取長補短的效果。對此，王潮也有相似的看法，相對于機器人 人工智能的“給力量以智慧”的方案，在很多多變的場景其實人 外骨骼的“給智慧以力量”的方案其實更加适合。外骨骼本身是用來滿足人的缺陷，不管人有什麼樣的缺陷，其實都可以通過外骨骼讓你變得更好，更強。

據程洪介紹，在醫療領域外骨骼多用于輔助康複，“比如說節癱患者下肢外骨骼，因為患者脊髓損傷以後不能運動，通過大腦傳遞行走的信号時傳遞不下去，也無法支撐肌肉骨骼運動，這個時候借助外骨骼機器人，根據患者下達的控制指令，發送到外部計算機，來控制外骨骼機器人模拟人的行動步态，從而帶動患者來進行站立和行走的訓練，這大概就是外骨骼機器人在醫療康複領域運動的基本原理。”

醫療康複類外骨骼

因市場需求廣泛，醫療類外骨骼機器人也得到了持續地開發。“站立是人類的本能，跑步、行走等動作更是人類健康的需要。”程洪解釋道，如果我們每天都坐在輪椅上，或者躺在床上，會骨質疏松，或造成人體整個機能下降。所以開發外骨骼機器人也是為了讓有需求的患者“站起來”“走得好”。

外骨骼雖然已有一定的發展曆史，但作為一個典型的“交叉學科”，它目前仍存在着許多需要攻克的技術難點，程洪認為如何将機械結構、自動化、計算機、醫學、生命科學等多學科領域，在高度交叉時更好地相互融合就是外骨骼機器人發展的難點之一。

此外，對于醫學領域的外骨骼，如何讓患者穿戴得更舒适也是需要持續探索的，“比如你穿鞋子，對不同的材質和大小，穿起來會有很明顯舒适或者不舒服的感覺，外骨骼（機器人）也是類似的，而且它穿戴的範圍是全身的，這個舒适感的要求就會更高。”

王潮則看到外骨骼的技術難點和機器人的非常像，主要集中在動力模塊，電池、算法平台以及材料四方面。例如，在作為控制系統的算法平台方面，目前外骨骼行業中并沒有一個統一系統，“其實這也是外部的一個難點，簡單來說就是你收集的信息越多，雖然你對用戶的運動判斷會越準，但随着收集信息的增多，出錯的概率也會增大。所以你的算法平台到底是不是足夠穩定，其實就看在你收集足夠多的信息之後，能不能作出正确的判斷。”

展望未來 外骨骼可能幫你擁有“第三隻手”

對于外骨骼機器人的未來，三位被訪者都認為前景廣闊。徐振華認為，除了工業以外，外骨骼将更多賦能人類的生活。“比如說一些養老的産業，或者是說登山徒步，還有水下的一些作業，都有可能會涉及外骨骼。”

“我覺得中國是最适合發展外骨骼的國家。”王潮認為，中國人力成本和生産架構的特點都讓人機融合的方案成了提升生産力的最優解。“在不改變現有場景的情況下，外骨骼能讓人變得更好更強，還能在工作中給他更好的保護，減少損傷，從而提高生産效率。”巨大的市場需求加上中國強大的生産鍊、供應鍊，為外骨骼更高級新技術的孵化提供了很好的環境。

中國人口老齡化進程加快将刺激老年人對外骨骼機器人的需求增長。根據國家衛生健康委、全國老齡辦發布的《2021年度國家老齡事業發展公報》顯示，截至2021年末，全國60周歲及以上老年人口2億6千多萬人，占總人口的18.9%。

“從全球範圍來看，雖然國外起步較早，但是現階段，外骨骼機器人在我國的商業化程度反而要更好一些，尤其在康複醫療領域。”程洪表示，雖然現在還較難實現，随着外骨骼機器人相關技術發展，在醫療領域，行動不便的失智老人是完全可以有望站起來行走的。針對截癱、偏癱的各年齡段患者，都是外骨骼機器人的發展方向。

設計“炫酷”的外骨骼

外骨骼在未來不僅會通過降低價格、提升性能等方式走進更多應用場景，還可能與更多技術融合發展幫助人類彌補自身缺陷，甚至“進化”成新的形态。王潮：“未來外骨骼可以和很多新技術結合。比如說我們曾做個一個實驗，在外骨骼上加了一個腦電接收裝置，然後通過腦電的信号去控制外骨骼上面的一個機械臂。未來，除去外骨骼增強了你的雙臂之外，你可能還會有第三隻手。”

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